肠细胞可以在其一生中改变特化。BMP 信号通路——细胞之间的一种重要通讯机制——似乎是这些变化的驱动力。这就是来自 Hans Clevers(Hubrecht 研究所)和 Ye-Guang Chen(北京清华大学)小组的科学家在对类器官和小鼠进行研究后得出的结论。该研究将于 2022 年 3 月 1 日发表在《细胞报告》上，并为治疗代谢疾病的潜在靶点提供新的见解。
肠壁由不同类型的细胞组成。例如，一些负责吸收营养，而另一些负责产生激素。长期以来，人们一直认为，肠细胞在形成后专门从事一种功能，它们会持续发挥作用直到死亡。然而，最近的研究表明，这些细胞可以改变特化。Hans Clevers 和 Ye-Guang Chen(北京清华大学)小组的研究人员现在发现，这些变化是由 BMP 信号通路驱动的。
变革的驱动力
BMP信号通路是体内众多信号通路之一。这样的通路形成细胞之间的通讯线路：一个细胞产生蛋白质，它会向下一个细胞发出信号，而下一个细胞又会产生蛋白质。最终，整个蛋白质生产级联触发了某些过程——例如在胚胎发育过程中很重要的过程。该项目的研究人员之一乔普·博默(Joep Beumer)解释说：“我们知道 BMP 信号在肠道细胞的初始特化中起着重要作用。我们现在发现的是，它也是这些细胞在其一生中专业化变化的驱动力。
移民
肠细胞来自位于肠壁凹痕(即隐窝)中的干细胞。然后这些肠细胞沿肠绒毛向上迁移。在它们的迁移过程中，它们执行某种功能，例如吸收营养或产生激素。一旦它们到达绒毛的顶部，它们就会死亡。“肠道细胞的功能在它们沿着绒毛迁移的过程中发生了变化。例如，它们在绒毛的下部(开始时)产生抗菌成分，而它们在旅程的后期参与吸收脂肪，”Beumer 说。细胞功能的这种逐渐变化称为分区。“与此同时，BMP 信号通路在隐窝和绒毛下部不是很活跃，而在绒毛的较高部分变得越来越活跃。
人体类器官
Clevers 实验室的科学家们使用肠道类器官进行研究。这些是可以在实验室中培养并模拟肠道功能的微型 3D 结构。在这些微型肠道中，研究人员能够模拟低或高 BMP 信号的条件，类似于沿着肠绒毛改变的环境。他们使用“单细胞 RNA 测序”技术，可以查看哪些基因是活跃的，哪些不是，他们有了一个惊人的发现。Jens Puschhof 解释说：“当 BMP 在类器官中活跃时，这些微型肠道中的细胞与位于绒毛顶部的细胞相同，而 BMP 的失活使类器官中的细胞类似于位于下部的细胞的绒毛。换句话说，分区结果证明依赖于 BMP 信号通路。”
鼠标模型
在类器官中发现的结果必须在活的有机体中得到证实。Ye-Guang Chen 小组的同事使用了一种小鼠模型，其中 BMP 信号可以在肠道中关闭。在肠道中 BMP 信号通路不活跃的小鼠中，肠道细胞在从隐窝迁移到绒毛期间不再改变特化。“这证实了我们的结论：BMP 信号是肠道细胞分区的驱动因素，”Beumer 说。
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